Kvantitativ Påvisning av Trace eksplosive damper av Programmert Temperatur Desorpsjon gasskromatografi-Electron Capture Detector

Summary

Trace eksplosive damper av TNT og RDX samlet på sorbent fylte termisk desorpsjon rør ble analysert ved hjelp av en programmert temperatur desorpsjon system koblet til GC med et elektron-fangst detektor. Den instrumentell analyse er kombinert med direkte væske deponering metode for å redusere prøve variabilitet og står for instrumentering drift og tap.

Abstract

Den direkte flytende avsetning av løsnings standarder på sorpsjons-fylte termiske desorpsjon rør blir brukt for den kvantitative analyse av spor eksplosive prøver damp. Den direkte flytende deponering metode gir en høyere troskap mellom analysen av prøvene damp og analyse av løsnings standarder enn å bruke separate injeksjonsmetoder for damp og løsninger, det vil si, prøver samlet på dampoppsamlings rør og standarder utarbeidet i løsnings ampuller. I tillegg kan fremgangsmåten utgjør instrumenterings tap, noe som gjør den ideell for å minimalisere variabiliteten og kvantitativ spor kjemisk påvisning. Gass-kromatografi med en capture elektron-detektor er en instrumentering konfigurasjon følsom for nitro energetics, slik som TNT og RDX, på grunn av deres relativt høye elektron-affinitet. Det er imidlertid vanskelig uten levedyktige damp standarder damp kvantifisering av disse forbindelser. Således eliminerer vi kravet til damp-standarder ved å kombinerefølsomheten for instrumentering med en direkte væskeavsetningsprotokoll for å analysere spor eksplosive prøver damp.

Introduction

Gasskromatografi (GC) er en kjerne instrumentell analyse teknikk for analytisk kjemi og er kanskje like allestedsnærværende som en kokeplate eller balanse i en kjemi laboratorium. GC instrumenter kan brukes for fremstillingen, identifisering og kvantifisering av en rekke kjemiske forbindelser, og kan kobles til en rekke av detektorer, for eksempel flamme ionisering detektorer (fids), foto-ionisering detektorer (PIDs), varmeledningsevne detektorer ( TCDs), elektron-fangst detektorer (ECDs), og massespektrometre (MS), avhengig av analyttene, metodikk, og søknad. Prøver kan bli introdusert gjennom en standard split / splitless innløp når du arbeider med små prøveløsninger, spesialiserte headspace analyse viker, fast fase mikro-ekstraksjon (SPME) sprøyter, eller termisk desorpsjon systemer. GC-MS er ofte standard teknikk som brukes i validering og verifisering anvendelser av alternative eller nye, teknikker gjenkjenning på grunn av sin nytteverdi, fleksibilitet,og identifikasjon strøm med etablerte kjemiske databaser og biblioteker ^{1 -. 7} GC og tilhørende prøvetaking og oppdager komponenter er ideell for rutinemessig kjemisk analyse og mer spesialisert, utfordrende analytiske applikasjoner.

En analytisk anvendelse av økende interesse for militære, Homeland Security, og kommersielle virksomheter er spore eksplosiv deteksjon damp, med deteksjon inkludert identifisering og kvantifisering. Spor eksplosiv deteksjon av damp er en unik analytisk kjemi utfordring fordi analytter, slik som 2,4,6-trinitrotoluene (TNT) og cyclotrimethylenetrinitramine (RDX) har fysikalske egenskaper som gjør dem spesielt vanskelig å håndtere og separat ved hjelp av bredere, mer generell kjemisk analyse metoder. Den forholdsvis lave damptrykk og sub deler per million på volumbasis (ppm _volum) mettet damp konsentrasjon, kombinert med relativt høye stikker koeffisienter, nødvendigspiste spesielle prøvetakingsprotokoller, instrumentering, og kvantiteringsstandarder metoder ^{8 -. 12} A GC koblet til en Electron Capture Detector (ECD) eller massespektrometer (MS) er en effektiv metode for kvantifisering av eksplosive analytter, spesielt dinitrotoluen (DNT), TNT og RDX . ^{6,13 – 17} GC-ECD er spesielt nyttig for nitro-energiske forbindelser på grunn av deres relativt høye elektron-affinitet. The Environmental Protection Agency (EPA) har skapt standardmetoder for eksplosiv analytt deteksjon ved hjelp av GC-ECD-og GC-MS, men disse metodene har fokusert på prøvene i løsning, for eksempel i grunnvannet, og ikke prøver samlet i dampfasen. ^{2. , 18 – 23} For å kunne detektere eksplosive damper, alternative prøvetakings protokoller må anvendes, for eksempel dampoppsamlings med sorbent fylte termiske desorpsjon prøverør, men kvantitativ påvisning forblir vanskelig på grunn av mangel på damp-standarder ennd kalibreringsmetoder som ikke står for prøve rør og instrumentering tap.

Nylig har kvantiteringsstandarder metoder ved hjelp av termisk desorpsjon system med en avkjølt innløpssystem (TDS-cis), koplet til en GC-ECD blitt utviklet for TNT og RDX damper. ^24,25 Tapene forbundet med TDS-cis-GC-ECD instrumentering for spor eksplosive damper ble preget og redegjort for i eksempel kalibreringskurver ved hjelp av en direkte væske deponering metode på sorbent fylte termisk desorpsjon prøverør. Men litteraturen fokusert på instrumentering karakterisering og metodeutvikling, men aldri faktisk samplet, analysert, eller kvantifisert eksplosive damper, eneste løsningen standarder. Heri, er det fokus på protokollen for prøvetaking og kvantifisering av eksplosive damper. Protokollen og metodikk kan bli utvidet til andre analyser og spor eksplosive damper, som penta-erytritoltetranitrat (PETN).

Protocol

En. Instrument Forberedelse Sørg for instrumentet, stekeovn, og detektoren er på RT. Slå av gasstrømmen til innløpet og detektoren. Fjern TDS fra GC. Til produsentens bruksanvisningen for den instrumentspesifikk prosedyre. Fjern TDS adapteren fra CIS innløp og fjerne duken fra CIS. Kontroller CIS innløp for partikler og rusk, mens foringen er fjernet. Rengjør noen synlig rusk med trykkluft, eller fortrinnsvis nitrogen. Fest en ny grafitt hylse til en ny CIS line…

Representative Results

Innhenting av kvantitative resultater for spor eksplosive prøver damp begynner med å etablere en kalibreringskurve for TDS-CIS-GC-ECD instrumentering ved hjelp av direkte flytende deponering metode for løsning standarder på prøverør å gjøre rede for instrument tap og forskjeller mellom løsnings standarder og prøver damp. Den TDS-cis-GC-ECD instrumentering og fremgangsmåte for TNT og RDX sporanalyser har blitt tidligere beskrevet i detalj et annet sted, men instrumentparametere er oppsummert i Tabell 1…

Discussion

Reproduserbarhet er en kritisk egenskap for kvantifisering av spor eksplosive damp ved hjelp av direkte flytende deponering metode med TDS-CIS-GC-ECD instrumentering, og relativt standardavvik (RSD) brukes ofte som et mål på reproduserbarhet. Vi har opplevd rsds for inter-og intra-sample reproduserbarhet på ca 5% for TNT og 10% for RDX. Enhver RSD over 15% er brukt som en indikator for å kontrollere vanlige kilder til variasjoner som reduserer effektiviteten av protokollen. Kilder til variasjon som har ført til uak…

Materials

Name of Material/ Equipment	Company	Catalog Number	Comments/Description
2,4,6-Trinitrotoluene (TNT)	Accu-Standard	M-8330-11-A-10X	10,000 ng μL-1
Cyclotrimethylenetrinitramine (RDX)	Accu-Standard	M-8330-05-A-10X	10,000 ng μL-1
3,4-Dinitrotoluene (3,4-DNT)	Accu-Standard	S-22988-01	1000 ng μL-1
Tenax® TA Vapor Sample Tubes	Gerstel	009947-000-00	Tenax® 60/80
CIS4 Liner	Gerstel	014652-005-00
Transfer Line Ferrule	Gerstel	001805-008-00
Inlet Liner Ferrule	Gerstel	001805-040-00
CIS4 Ferrule	Gerstel	007541-010-00
ECD Detector Ferrule	Aglient	5181-3323
DB5-MS Column	Res-Tek	12620